JP2872139B2 - 表面実装部品の自動搭載設備 - Google Patents

表面実装部品の自動搭載設備

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JP2872139B2
JP2872139B2 JP8233438A JP23343896A JP2872139B2 JP 2872139 B2 JP2872139 B2 JP 2872139B2 JP 8233438 A JP8233438 A JP 8233438A JP 23343896 A JP23343896 A JP 23343896A JP 2872139 B2 JP2872139 B2 JP 2872139B2
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22Secondary treatment of printed circuits
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    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3485Applying solder paste, slurry or powder

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上にクリーム
はんだを印刷する工程、表面実装部品を搭載する工程、
加熱してリフローはんだ付けする工程を順次実行して回
路基板を製作する表面実装部品の自動搭載設備に関す
る。
【0002】
【従来の技術】表面実装部品の自動搭載設備は、回路基
板の搬送ラインの上流側から下流側に向かって順に、基
板の表面にクリームはんだを印刷するクリームはんだ印
刷機、クリームはんだが印刷された基板上に表面実装部
品を搭載する部品搭載機、表面実装部品が搭載された基
板を加熱しクリームはんだを溶融させるリフローはんだ
付け装置を具備している。しかし、従来の設備は、基板
の表面をクリーニングする装置や、これに類似した機能
を有する装置は具備していなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】したがって、従来の設
備では、表面が酸化した基板に対して、そのままクリー
ムはんだを印刷することになっていた。しかし、表面が
酸化し、汚染された基板にクリームはんだを印刷する
と、はんだ溶融時に、はんだが母材金属表面ににヌレ広
がらず、丸くなって弾けてしまうという問題があった。
【0004】また、母材金属表面に酸化膜が存在した場
合、特に両端電極部品ではランドパターンの界面張力バ
ランスが崩れ、部品立ち(マンハッタン現象)や部品の
位置ズレが発生しやすくなったり、はんだ付け界面にお
いて、はんだ中のスズの拡散が妨げられて、金属間化合
物(はんだ合金)の生成条件に悪影響が現れ、結果的に
機械的強度や電気伝導度が著しく劣り、劣悪なはんだ付
けになったりする等の問題があった。
【0005】また、はんだ付け面に酸化物や汚れが存在
した場合には上記の不都合が生じるため、この膜を破る
べくリフローはんだ付け時の加熱温度をあげたり、加熱
時間を延ばしたりすることが行われているが、そうする
と、基板や部品、ひいては機器の信頼性や品質の低下を
招く可能性があった。
【0006】また、特に汚れのひどい場合は、ハロゲン
含有量の高いフラックスを使用しているが、そうする
と、無洗浄で残るフラックスの影響により、電極部位の
腐食やマイグレーションなどが発生しやすくなり、絶縁
特性の低下をもたらす可能性があった。特に、近年では
高密度・狭ピッチ化の要求が強まっているので、物理的
間隔の狭まった電極間での絶縁性の確保の重要性が大き
くなってきた。
【0007】さらに、基板の裏と表に部品を実装して両
面実装基板を製作する場合には、1回目のリフローはん
だ付け時に、基板を400℃〜500℃近傍の高温雰囲
気の中に通過させるので、裏面の基板表面に、高温雰囲
気による再酸化と同時に、フラックス・ヒュームや煙等
による汚れがこびりつき、時には焼き付く場合もあった
が、このような汚れはアルコール等の有機溶剤をもって
しても十分洗浄しきれなかった。
【0008】本発明は、上記事情を考慮し、クリームは
んだ印刷前に基板表面を清浄化することができ、それに
より上述の問題を全て解決し得るようにした表面実装部
品の自動搭載設備を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、基板
の搬送ラインの上流側から下流側に向かって順に、基板
の表面にクリームはんだを印刷するクリームはんだ印刷
機、クリームはんだが印刷された基板上に表面実装部品
を搭載する部品搭載機、表面実装部品が搭載された基板
を加熱し、クリームはんだを溶融させるはんだリフロー
はんだ付け装置が配備された表面実装部品の自動搭載設
備において、前記クリームはんだ印刷機の直前に、基板
の表面をクリーニングする基板クリーニング装置を配備
してなり、該基板クリーニング装置は、基板の表面を研
磨するバフ研磨装置と、このバフ研磨表面の上流側およ
び下流側にそれぞれ設けられてバフ研磨前後の基板表面
に接触しながら回転する導電性の回転ブラシと、を有す
ることを特徴とする。
【0010】請求項2の発明は、請求項1において、前
記基板クリーニング装置が、着脱可能なクリーニングツ
ールを備えていることを特徴とする
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態の表面実
装部品の自動搭載装置の主要部である基板クリ−ニング
装置2を示す斜視図、図2は実施形態の自動搭載装置の
全体構成を示す側面図である。
【0012】この自動搭載装置は、図1に示すように、
搬送ラインに沿って基板19を搬送するための搬送レー
ル18を備えており、図2に示すように、その最上流部
に基板供給装置1、最下流部に基板収納装置7を具備し
ている。また、基板供給装置1と基板収納装置7との間
には、上流側から順に、基板クリーニング装置2、クリ
ームはんだ印刷機3、チッブ部品搭載機4、異形部品搭
載機5、リフローはんだ付け装置6が配備されている。
【0013】基板クリ−ニング装置2は、搬送レール1
8のレベル以下に、図3に示すように、搬送されて来た
基板19の位置決め用のストッパピン8と、下側から基
板9を支えるためのバックアップブロック9とを備えて
いる。ストッパピン8とバックアップブロック9は、必
要に応じて昇降させられるものである。また、基板クリ
ーニング装置2は、図1に示すように、搬送レール18
外に、バックアップブロック9の上方に位置させて、バ
フ研磨ユニット10を備えている。
【0014】このバフ研磨ユニット10は、図1に示す
ように、2軸直交ロボット11の先端アームに装備され
ており、2軸直交ロボット11によって、基板19の搬
送方向であるX方向とそれに直交する水平なY方向に自
由に移動させられる。また、バフ研磨ユニット10は、
昇降用エアシリンダ24によって全体がZ方向に昇降さ
せられる。図4に示すように、バフ研磨ユニット10の
ブラケット10bと、2軸直交ロボット11の先端アー
ム11aとの間には、クリーニング圧力を一定に保つた
めのロードセル17が配置されている。また、昇降用エ
アシリンダ24とバフ研磨ユニット10のブラケット1
0bとの間には、クリーニング圧力を調整するための調
整ボルト25が挿入されている。
【0015】バフ研磨ユニット10は、ブラケット10
bに回転モータ16を取り付け、回転モータ16の下方
を向いた回転軸に研磨ヘッド10aを取り付け、研磨ヘ
ッド10aの下面に、図5に示すように、面ファスナ1
5を介してバフ(水牛などの軟皮)14を着脱自在に取
り付けたものである。なお、バフ14は、面ファスナ1
5で研磨ヘッド10aに取り付けられているので、必要
に応じてワンタッチで交換することができる。
【0016】また、基板クリーニング装置2は、バフ研
磨ユニット10を配設した箇所の前後に位置させて、基
板19の上の埃やクズを除去するための導電性回転ブラ
シ12、13を備えている。導電性回転ブラシ12、1
3を用いるのは、帯電防止のためである。さらに、導電
性回転ブラシ12、13及びバフ研磨ユニット10を配
備した各箇所には、それらの位置に基板19が搬送され
たことを検出する基板検出用あるいは基板位置決め用の
センサ20、21、26が配置されている。
【0017】次に、上記設備の動作を説明する。基板供
給装置1より搬送レール18を介して基板クリ−ニング
装置2に搬送されて来た基板19は、搬送途中において
導電性回転ブラシ12の下を通過する。この際、基板検
出用のセンサ20が基板19を検出すると、導電性回転
ブラシ12が回転し、搬送途上で基板19上に付着した
塵埃等の異物を除去する。
【0018】こうして基板クリ−ニング装置2内に搬送
されて来た基板19は、基板位置決め用のセンサ21に
より検出される。そうすると、ストッパピン8が上昇
し、所定の位置で基板19は停止する。基板19が所定
の位置で停止すると同時に、バックアップブロック9が
上昇し、基板19の底面全体を下方からバックアップ・
サポートする。この後、2軸直交ロボット11は、図6
(a)に概略図示する原点位置から、図6(b)に示す
クリ−ニング開始位置までバフ研磨ユニット10を移動
する。
【0019】クリーニング開始位置までバフ研磨ユニッ
ト10が移動すると、次に、バフ研磨ユニット10は昇
降用エアシリンダ24によって下降させられる。そし
て、下降後、バフ研磨ユニット10の回転モータ16が
回転し、2軸直交ロボット11が基板19の搬送方向に
予め設定した寸法分だけ移動し、基板19上のクリ−ニ
ングを開始する。この場合、バフ研磨するためのクリ−
ニング圧力は、ロードセル17により検出し、圧力表示
を見ながら調整ボルト25を出し入れすることにより調
整する。そうすることにより、バフ14を、基板19の
表面に対し、あたかも拭き掃除するが如くソフトタッチ
で接触させながら回転させることができるので、基板1
9の表面の酸化物、その他の汚れを、機械的に完全に除
去することができる。
【0020】バフ研磨ユニット10が基板19を通過し
た時点でクリーニングは終了する。そして、クリ−ニン
グが終了したバフ研磨ユニット10は、基板19の表面
から所定量だけ上昇した後、2軸直交ロボット11によ
り原点位置22に復帰する。同時に、基板3は、ストッ
パピン8およびバックアッブブロック9が下降すること
で、搬送方向上の規制がすぺて解かれて、次工程に搬送
される。この搬送途上にも導電性回転ブラシ13が取り
付けられているので、基板検出用のセンサ26の信号で
軟毛の導電性回転ブラシ13が回転し、クリーニング完
了後の基板19上に残っている塵埃を除去する。
【0021】このようにバフ14による機械的なクリー
ニングが実行されることで、基板19の表面の酸化物
(汚染物質)が取り除かれる。具体的には、基板19の
表面の部品実装ランドパターン上に付着している酸化物
のみが、基板19の表面に印刷されているシルク印刷文
字やレジストインクを傷つけることなく取り除かれ、ピ
ュアーな表面が作り出される。したがって、はんだ付け
品質の基本となる母材金属表面の清浄度を高めることが
でき、その直後に、再酸化する余裕を与えずに、次工程
のクリームはんだ印刷を行うことができる。
【0022】よって、清浄面に印刷されたクリームはん
だにより、はんだ溶融時のヌレ広がりがスムーズに行わ
れるようになり、はんだ付け不良が大幅に低減する。ま
た、クリームはんだ印刷の前段階で基板表面が清浄化さ
れるので、基板表面の酸化物や汚れの影響を無くすため
に、リフローはんだ付け時の加熱温度を上げたり、加熱
時間を延ばしたりする必要がなくなり、またハロゲン含
有量の高いフラックスを使用する必要もなくなり、結果
的に、基板や部品ひいては機器の信頼性や品質の向上を
図ることができる。このことは両面実装を行う場合にも
同様に言える。また、バフ研磨による機械的なソフトな
クリーニングであるから、無電解金メッキ基板、はんだ
メッキ基板、プリフラックス基板等、どのような表面処
理が施された基板に対しても適用可能である。
【0023】なお、両面実装する場合には、図7に示す
ように、上面に凹形状の彫り込みを入れて裏面実装部品
の逃げを持たせたバックアップブロック27を用いる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、基板クリーニング装置によって、はんだ付け品
質の基本となる母材金属表面の清浄度を高めることがで
きるので、直後のクリームはんだ印刷工程を経て、部品
を搭載し、リフローはんだ付け工程を実行した際に、は
んだのヌレ広がりをスムーズに行わせることができ、は
んだ付け品質の向上を図ることができる。
【0025】また、基板表面の酸化物を機械的に除去し
てからクリームはんだを印刷することになるので、リフ
ローはんだ付け時の加熱温度や加熱時間を必要以上に高
めたり、延ばしたりする必要がなく、しかもハロゲン含
有量の高いフラックスを使用する必要もなくなり、結果
的に、基板や部品ひいては機器の信頼性や品質の向上を
図ることができる。このことは、両面実装を行う場合も
同様に言えることである。
【0026】また、バフによるソフトタッチのクリーニ
ングを実行するので、基板の表面に印刷されているシル
ク印刷文字やレジストインクを傷つけることなく取り除
くことができる。
【0027】また、バフ研磨の前後で基板表面を導電性
の回転ブラシによってクリーニングするので、基板表面
の塵等を除去してバフ研磨の効果を高め、さらには、バ
フ研磨後の残留研磨材等を除去することができ、しかも
これらの処理において静電気を発生させることが少な
い。さらに、クリーニングツールを交換することによ
り、研磨性能の管理を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態の設備の中の主要部である
基板クリーニング装置の斜視図である。
【図2】 本発明の実施形態の全体構成を示す側面図で
ある。
【図3】 前記基板クリーニング装置の下部の要素を示
す構成図で、(a)は平面図、(b)は(a)図のII
Ib−IIIb矢視断面図である。
【図4】 前記基板クリーニング装置の上部の要素であ
るバフ研磨ユニットの周辺構造を示す側面図である。
【図5】 前記バフ研磨ユニットの要部構成図で、
(a)は側面図、(b)は下から見た図である。
【図6】 前記バフ研磨ユニットを移動する2軸直交ロ
ボットの動作形態を示す平面図であり、(a)は原点位
置にある状態を示す図、(b)は研磨位置にある状態を
示す図である。
【図7】 前記基板クリーニング装置の一構成要素であ
るバックアップブロックの変形例を示す図で、(a)は
斜視図、(b)は裏面に部品を実装した基板を支持して
いる状態を示すバックアップブロックの断面図である。
【符号の説明】
2 基板クリーニング装置 3 クリームはんだ印刷機 4 チップ部品搭載機 5 異形部品搭載機 6 リフローはんだ付け装置 10 バフ研磨ユニット 14 バフ(クリーニングツール) 19 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 3/26 H05K 3/34 B24B 29/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の搬送ラインの上流側から下流側に
    向かって順に、基板の表面にクリームはんだを印刷する
    クリームはんだ印刷機、クリームはんだが印刷された基
    板上に表面実装部品を搭載する部品搭載機、表面実装部
    品が搭載された基板を加熱し、クリームはんだを溶融さ
    せるはんだリフローはんだ付け装置が配備された表面実
    装部品の自動搭載設備において、 前記クリームはんだ印刷機の直前に、基板の表面をクリ
    ーニングする基板クリーニング装置を配備してなり、 該基板クリーニング装置は、 基板の表面を研磨するバフ研磨装置と、 このバフ研磨表面の上流側および下流側にそれぞれ設け
    られてバフ研磨前後の基板表面に接触しながら回転する
    導電性の回転ブラシと、 を有することを特徴とする表面実装部品の自動搭載設
    備。
  2. 【請求項2】 前記基板クリーニング装置が、着脱可能
    なクリーニングツールを備えていることを特徴とする請
    求項1記載の表面実装部品の自動搭載装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20200156168A1 (en) * 2017-07-11 2020-05-21 Ersa Gmbh Soldering Device, Soldering System And Method

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